일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2023.10.18

CEATEC 2023
외관이 예쁘지 않은 초음파 센서
'음향 메타물질'로 드러나지 않게 한다

오랜 과제가 해결될지도 모른다. 이렇게 쓰면 다소 과장되지만 자동차 외관 디자인을 크게 훼손했던 영역에서 해결책을 제안하는 움직임이 있었다. 범퍼에 가지런히 배치된 초음파 센서다. 근접한 차량이나 벽 등의 존재를 감지해 경고해주는 유용한 기능이지만 둥근 모양의 센서는 외형이 예쁘지 않다.

중국 등에서는 센서의 존재감이 드러나는 디자인을 선호해 왔다. 센서류가 보임으로써 ‘이 자동차는 안전하다’는 점을 어필해 유저의 만족감이 높아지고 있었다. 하지만 최근에는 “중국에서도 취향이 변화해 센서를 숨기는 방향으로 변하고 있다”(중국의 동향에 정통한 관계자).

“아름다움에 영향을 주는 요소는 배제하고 싶다”. 한 일본 국내 자동차 회사의 디자이너는 이렇게 말한다. 외관 디자인에 앞서 점점 ‘배제’되고 있는 것이 내부 장식이다. 물리적인 버튼을 최대한 줄이고 각 기능의 조작을 센터 디스플레이에 집약했다. 미국 테슬라의 신형 ‘모델3’에서는 시프트 레버도, 방향 지시기(윙커) 조차조차도 없앴다.

대형 센터 디스플레이를 배치해 각 기능의 조작을 집약하는 움직임은 세계적인 트렌드이지만 “물리 버튼으로 회귀하는 움직임도 있다”(대형 부품업체의 내장 기술자). 디스플레이를 몇 번이나 터치해야 원하는 기능을 조작할 수 있고, 실수로 디스플레이를 터치하게 되면 의도하지 않은 조작을 하는 등에 대한 불만이 나오고 있다고 한다.

아름다움을 추구하는 디자이너와 불편함 없이 기능하는 것을 중시하는 기술자. 첨단기술 종합박람회 ‘CEATEC 2023’(마쿠하리 멧세, 23년 10월 17~20일)에서는 쌍방의 주장을 양립해 유저를 만족시키는 기술 전시가 있었다.

-- 음향 메타물질로 초음파를 투과 --
초음파 센서의 존재감을 지우는 기술을 제안한 곳은 무라타제작소다. 초음파는 일반적으로 범퍼재인 수지 부재 등에 닿으면 반사된다. 이 때문에 초음파 센서는 차량 외관부에 노출시켜야 했고, 그래서 결과적으로 원형 센서가 드러나게 되었다.

차량이나 벽 등 장애물을 감지하는 센서를 범퍼에 내장하는 방법 중 하나로는 밀리미터파 레이더가 있다. 밀리미터파는 수지 부재를 비교적 쉽게 투과하지만 범퍼 도장에 따라서는 투과율이 떨어진다. 비용 면에서도 초음파 센서와 비교하면 비싸다.

무라타제작소는 ‘음향 메타물질’이라고 부르는 기술을 사용해 초음파 센서를 범퍼에 내장하는 것을 목표로 한다. 스프링 진자 구조를 이용한 공진을 이용함으로써 물질에 대한 초음파의 투과성을 높일 수 있다고 한다.

무라타제작소가 개발한 음향 메타물질은 금속판 위에 추와 스프링부로 구성된 극소 유닛 셀을 주기적으로 배치한 것이다. 이들이 스프링 진자 역할을 하며 입사(入射)한 초음파와 수직 방향으로 공진함으로써 음향 임피던스가 다른 물질을 통해서도 초음파를 전송할 수 있게 된다.

자동차의 초음파 센서에 적용할 경우는 범퍼 안쪽에 음향 메타물질을 붙인다. 그 메타물질을 향해 초음파를 조사하면, 음향 메타물질과 일체화한 범퍼가 공진하면서 반사하는 일 없이 초음파를 투과할 수 있다고 한다.

-- 버튼으로의 회귀를 막을 수 있는가? --
샤프의 디스플레이 담당자는 “자동차 업계로부터 많은 문의가 들어온다”라고 말한다. 많은 관심을 받고 있는 것은 무라타제작소가 조작 미스를 방지하기 위해 개발한 '클릭 디스플레이'다.

디스플레이의 조작 미스에 대한 클레임으로 인해 물리 버튼으로의 회귀를 검토하고 있는 자동차업계. 하지만 “디자이너로서는 디스플레이만의 깔끔한 선진 디자인을 추구하고 싶다는 목소리가 크다”(샤프의 디스플레이 담당자). 디스플레이 업체인 샤프 입장에서도 물리 버튼으로의 회귀는 피하고 싶을 것이다.

이런 배경으로 등장한 클릭 디스플레이는 조작자가 ‘터치’와 ‘누르기’를 판별할 수 있도록 해 의도치 않은 조작을 막을 수 있는 것이 특징이다. 정전용량식 터치 센서에 압력 센서 기능을 추가함으로써 실현했다. 감지할 수 있는 압력은 25g으로 작고, 약간의 누르기 하중에도 대응한다. 참고로 PC의 키보드가 반응하는 압력은 50~60g 정도라고 한다.

작은 압력에도 대응할 수 있었던 것은 압력 센서와 터치 센서를 일체화 했기 때문이다. 일반적인 터치 디스플레이에서는 표면 쪽에 정전용량식 터치 센서를 배치하고, 그 아래에 디스플레이, 그리고 압력 센서와 층을 겹쳐 나간다.

샤프의 개발품은 정전용량식 터치 센서에 압력감지용 전극을 추가해 압력 센서로서 기능을 부여했다. 이로 인해 디스플레이 아래에 압력센서를 배치하는 방식에 비해 고감도를 실현할 수 있었다고 한다. 샤프는 터치 디스플레이를 차량탑재 용도로는 25~26년경에 실용화하는 것을 목표로 한다.

 -- 끝 --

Copyright © 2020 [Nikkei XTECH] / Nikkei Business Publications, Inc. All rights reserved.